solar-klimaanlage-solaranlage-header-net4energy

Solar Klimaanlage

Über diesen Artikel

Lesezeit

3 Minuten

Veröffentlichung

07.05.2021

Letztes Update

30.11.2021

Solar-Klimaanlage: So kühlst du dein Haus mit Solarenergie

Mit einer Solar-Klimaanlage umgehst du erhöhte Stromkosten im Sommer und nutzt deine Solaranlage zur klimafreundlichen Kühlung deines Hauses. Mehr dazu erfährst du hier.

Inhalt des Blogartikels

Überschusswärme clever nutzen

Solarthermie- wie auch Photovoltaikanlagen produzieren im Sommer weitaus mehr Energie als verbraucht werden kann. Überschüssiger Solarstrom kann im Speicher zwischengelagert werden. Ist dieser voll, kannst du den Solarstrom ins Netz einspeisen. Ist jedoch der Pufferspeicher einer Solarwärmeanlage voll, musst du versuchen, zusätzliche Verbraucher mit Solarwärme zu versorgen. Das können die Spül- und Waschmaschine sein, die Beheizung eines feuchten Kellers oder das Einleiten der Solarwärme ins Erdreich. Dadurch erhöht sich dessen Temperatur und kann von einer Erdreich-Wärmepumpe selbst noch im Winter verwertet werden, was deren Effizienz spürbar erhöht. Eine weitere, wenn auch noch weniger gebräuchliche Möglichkeit, ist das Kühlen der Räume mit solarer Überschusswärme.

 

Welche Arten von solarer Kühlung gibt es?

Solarwärmeanlagen können mittels geschlossener Verfahren über spezielle Adsorptions- oder Absorptionskältemaschinen als Solar-Klimaanlage fungieren sowie als offene Systeme, die die Kühlung über die Luft umsetzen. Eine weitere Möglichkeit bietet der Betrieb einer konventionellen Klimaanlage mit dem Strom einer Photovoltaikanlage. Vorteil der solaren Klimageräte ist, dass genau dann, wenn der größte Kühlbedarf besteht, auch die größte Solarleistung zur Verfügung steht: an heißen Sommertagen.

Solarthermie für die Solar-Klimaanlage

Grundsätzlich benötigt jede Solar-Klimaanlage diese drei Komponenten:

  • Solarkollektor
  • Kältemaschine
  • Anlage zur Kälteverteilung

Ohne Solarkollektoren funktioniert eine Solar-Klimaanlage nicht. Gut geeignet sind Flachkollektoren, Vakuum-Röhren-Kollektoren oder bei direkter Lufterwärmung Solarluftkollektoren. Wenn du dein Haus solar kühlen möchtest, benötigst du eine Wandheizung, eine Fußbodenheizung oder eine Kühlstrahldecke, um die zentral erzeugte Kälte zu verteilen. Erfolgt die Kühlung über Luftströme, brauchst du zur Verteilung die gleichen Komponenten wie für eine konventionelle Klimaanlage.

Geschlossene Adsorptions- oder Absorptionskältemaschinen

Bei der solarthermischen Kühlung mit Sorptionskältemaschinen gibt es die Varianten Absorptionskältemaschinen und Adsorptionskältemaschinen. Bestandteile des Kreisprozesses einer Sorptionskältemaschine sind:

  • Drossel (Expansionsventil)
  • Verdampfer
  • Absorber bzw. Adsorber
  • Desorber
  •  Kondensator

Dieser Kreisprozess entspricht nahezu dem in Kompressionskältemaschinen oder Wärmepumpen, allerdings wird die mechanische Verdichtung des Kältemittels durch eine thermische Verdichtung ersetzt: im Absorber bzw. Adsorber wird unter Wärmeabgabe das Kältemittel sorbiert und im Desorber wieder vom Lösungsmittel getrennt.  Absorptionskältemaschine verwenden flüssige Absorptionsmittel. Bei Adsorptionskältemaschinen hingegen vollzieht sich die Adsorption des Kältemittels an der porösen Oberfläche fester Stoffe wie beispielsweise Zeolith. Beim Kältemittel handelt es sich meist um natürliche Stoffe – Wasser mit Lithiumbromid oder mit Ammoniak – oder ausschließlich um Wasser.

In den geschlossenen Ab- und Adsorptionsanlagen zirkuliert also ein umweltschonendes Kältemittel, das die Wärme aus der Raumluft aufnimmt und nach Durchlaufen des Kreisprozesses nach außen abführt. Mit geschlossenen Sorptionskältemaschinen lassen sich Kaltwassertemperaturen von bis zu 5 Grad Celsius erzeugen. Das von thermisch angetriebenen Kältemaschinen erzeugte Kaltwasser eignet sich für alle Arten klimatechnischer Geräte.

Offene Systeme als Solar-Klimaanlage

Die mögliche Kälteleistung ist wesentlich geringer als bei Sorptionskälteanlagen. In offenen Systemen wird die Luft direkt konditioniert. Wie eigentlich bei allen offenen Klimatisierungsverfahren kommt hier eine Kombination aus Verdunstungskühlung und thermisch angetriebener Luftentfeuchtung unter Zuhilfenahme eines Trocknungsmittels zum Einsatz. Als Kältemittel dient der Feuchtegehalt der Abluft. Während die Außenluft getrocknet wird, kühlt ein Verdunstungskühler die verbrauchte Raumluft ab. Danach nimmt diese im Wärmeübertrager die Wärme der getrockneten Außenluft auf. Anschließend wird die Abluft von der Solarenergie so weit erwärmt, dass sie bevor sie ins Freie entweicht das Kondenswasser aus der Zuluft aufnehmen kann. Für offene Systeme benötigst du ein geschlossenes Zu- und Abluftsystem.

Kühlen mit Photovoltaik oder Wärmepumpe

Du kannst dein Haus selbstverständlich auch mit einer Photovoltaikanlage kühlen, indem du ein klassisches Klimageräte mit Solarstrom betreibst. Das erhöht deinen Eigenverbrauch an Photovoltaikstrom. Mit einer reversiblen Wärmepumpe, die indirekt Sonnenwärme nutzt, kannst du dein Haus im Sommer ebenfalls auf angenehme Temperaturen herunterkühlen. Dazu wird der Kreisprozess umgedreht. Über die Fußbodenheizung wird die Raumwärme aufgenommen und auf dem gleichen Weg abgekühlt wieder an die Räume abgegeben.

 

Dimensionierung der Solar-Klimaanlage

Wie viel Energie durch eine Solar-Klimaanlage eingespart werden kann, hängt natürlich ganz entscheidend vom solaren Deckungsbeitrag ab, der für die thermische Antriebsenergie der Klimamaschinen erforderlich ist. Ist die Solarthermieanlage zu klein dimensioniert, wird letztendlich mehr Primärenergie benötigt als bei konventionellen Techniken. Einfluss auf den solaren Deckungsbeitrag nehmen unter anderem die Größe des Kollektorfeldes und die Kollektorart.

Kosten einer Solar-Klimaanlage

Wird eine thermische Solaranlage auch zum Kühlen eingesetzt, erhöht das den Nutzungsgrad der gesamten Anlage wesentlich. Zudem kann die Solarthermie-Anlage größer ausgelegt werden, was im Winter zu einer größeren Wärmeausbeute führt und im Sommer Probleme wie Überhitzung der Anlage verhindert. Die Kosten solcher Solar-Klimaanlagen sind mit über 5.000 Euro pro Kilowatt beträchtlich. Die Gesamtkosten bewegen sich um die 30.000 Euro. Aktuell sind die solaren Klimageräte noch sehr teuer und werden vor allem in Bürogebäuden, Krankenhäusern oder Hotels wirtschaftlich betrieben. Luftkollektoren gibt es für 100 Quadratmeter zu kühlende Raumfläche laut Hersteller für etwa 2.500 Euro. Allerdings ist Strom für den Ventilator erforderlich. Außerdem sollten Luftkollektoren möglichst an der Fassade montiert werden.

 

Solar-Klimaanlagen als Antwort auf Tropennächte und Hitzewellen

Durch steigende Temperaturen, Dürren und Hitzewellen entstehen in Deutschland wirtschaftliche Schäden von durchschnittlich 3,54 Milliarden Euro pro Jahr. Extreme Hitze und Tropennächte machen uns allen zu schaffen. Doch Ventilatoren verschaffen nicht immer eine wirksame Kühlung und Klimaanlagen verbrauchen viel Strom. Das belastet bei konventioneller Stromerzeugung die Umwelt durch den erhöhten Ausstoß klimaschädlicher Treibhausgase gerade in den Sommermonaten besonders stark. Alternativen sind daher gefragt, um unsere Wohnungen auf erträgliche Raumtemperaturen herunterzukühlen. Das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme schätzt, dass je nach System bis zu 60 Prozent Primärenergie eingespart werden können.

solar-klimaanlage-solaranlage-e-book-guide-net4energy
Du möchtest mehr über die Solaranlage erfahren? Lade dir jetzt unseren Essential Guide herunter!
jetzt downloaden